Cu(111)和Au(111)表面态的自旋与轨道角动量结构
材料科学
2013-05-30 v1
摘要
我们使用圆偏振光对Cu(111)和Au(111)表面态进行了角分辨光电子能谱（ARPES）研究。局域轨道角动量（OAM）的存在得到了证实，正如理论预测其在具有反演对称性破缺（ISB）的系统中广泛存在一样。尽管Cu中的自旋-轨道耦合（SOC）非常小，但发现Cu(111)表面态的单带具有手性OAM，这与理论预测一致。对于Au(111)，我们观察到分裂的能带，其内带和外带的OAM是平行的，这与Bi2Se3的情况不同。我们还进行了第一性原理计算，结果与实验结果一致。此外，发现大部分OAM来自d轨道，小部分贡献具有p轨道起源，且与自旋反排列。我们推导了一个纳入OAM作用的有效哈密顿量，并用它来提取具有不同SOC强度的表面态的OAM和自旋结构。我们讨论了角动量结构从纯OAM情形到强自旋-轨道纠缠态的演化。我们预测，如果系统具有适当的SOC强度，该转变会通过内带中某k点处OAM方向的反转发生。
引用
@article{arxiv.1112.2469,
title = {Spin and Orbital Angular Momentum Structures of Cu(111) and Au(111) Surface States},
author = {Beomyoung Kim and Choong H. Kim and Panjin Kim and Wonsig Jung and Yeongkwan Kim and Yoonyoung Koh and Masashi Arita and Kenya Shimada and Hirofumi Namatame and Masaki Taniguchi and Jaejun Yu and Changyoung Kim},
journal= {arXiv preprint arXiv:1112.2469},
year = {2013}
}